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    浅谈智慧能耗管理在城市轨道交通中的设计与应用

    发布时间: 2024-06-28  点击次数: 89次

    黄琴

    安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801

    摘 要:为响应国家双碳战略,文章首先分析城市轨道交通车站能耗管控现状、环境特点和技术不足,针对车站内传统的能耗统计管理存在周期长、人力物力耗费大、风水系统无智能化联动,电表、水表出现故障时不能及时发现和处理等问题,研究并提出车站智慧能耗管理系统架构、网络架构和功能架构,通过该系统可对车站水、气、电、热等多种能源进行智能化分析和管理。运用针对性节能管理、监测数据采集、联动系统控制等策略,在提升车站智慧化水平的同时实现车站节能增效,为城市轨道交通智慧运营提供智能化决策。特别是在疫情防控常态化形势下,车站设备使用强度和频率呈现不规律性,该管理系统可更有效的助力城市轨道交通低碳、智能运行。

    关键词:城市轨道交通;双碳战略;能耗管理;节能

    1 、背景

    随着城市轨道交通线网规模的扩大,其能源消耗也日益增加。车站作为城市轨道交通系统的“单元",能耗管理效应的发挥主要从“车站"人手。同时,为助推国家双碳战略目标实施,文章结合《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》及应用需求,以能耗管理智能化为主线,研究节能降耗关键技术,搭建车站能耗管理系统。

    通常情况下,车站内空调系统(大系统和空调水系统)能耗占整个车站常规用电的 50%以上,尤其在制冷季节,甚至达到 60%~80%。在前期设计阶段,空调系统均需要按照城市轨道交通运营的大负荷进行设计,并预留一定的余量。而在实际运营过程中,空调系统运行在较大负荷水平的时间占比通常不到全部时间的20%,采用常规控制策略存在较大的能源浪费[司。传统的能耗统计管理方法无法实现车站电梯系统、照明系统、环控设备、屏蔽门系统、自动售检票系统、消防设备等的用电量检测以及车站主供水管路、卫生间供水管路及冷却塔供水管路等的用水量检测。近年来,各地城市轨道交通运营企业开展了各类节能技术的产品应用,如变频空调技术、LED 照明技术、空调温度智能调节技术、高频辅逆技术、空气净化技术、中压能馈设备等,以此达到节能降耗的目的。部分车站在现场加装智能电表和水表,通过远程通信实现与能耗管理系统后台的对接,并对车站内用电、用水量进行统计分析,以辅助实现节能控制。这些举措虽然提高了车站对各专业能源使用的监视效率,但各专业能耗管理相对分散、独立,尚未深人开展对各专业的综合能耗管控研究,车站能源消耗的智能化分析和管理水平仍存在不足。因此,本文将深人分析车站能耗研究现状,研究城市轨道交通能耗管理系统架构及针对性的能耗管理策略,实现对车站水、气、电、热等多种的综合分析,在提升车站智慧化水平的同时实现车站节能增效。

    2、车站能耗现状分析

    2.1 能耗管理需求

    城市轨道交通车站内传统的能耗统计管理存在周期长,风水系统无智能化联动,电表、水表出现故障时不能及时发现和处理等缺陷与不足,影响车站运营安全。在人工抄表情况下存在人工出错、数据重复统计修正、无法实时统计、上报数据的情况,造成人力物力资源浪费。冷却水与风机目前为定时任务模式,存在能耗进一步优化空间。因此,迫切需要一套智慧能耗管理系统,实现各类能源的节能管理与管控,对风、水、电及其他能源消耗进行实时监控,对能源消耗规律及趋势进行分析并提供数据支撑,以制定科学合理的节能策略。

    2.2 站点环境特点分析

    (1)站内热源常年存在。城市轨道交通地下建筑受室外气象条件影响较小,而地下车站内部存在显著的内热源,具有较大的热源属性,常年的冷负荷较高。

    (2)空调负荷波动较大。车站空调通风负荷的设计标准通常长达 20~30年。随着城市发展、沿线人口增长、换乘站点增多后,客流量将出现显著变化,最初的空调负荷设计和控制方案往往随着运营时间的推移而日趋不合理。同时,车站空调负荷也具有周期性变化和突发波动并存的特性。采用定流量、定风量的控制策略不合理,并且易造成一定的能耗浪费。

    (3)通风要求高。高峰时段车站内高度密集的人群会释放出大量的异味和二氧化碳。由于车站作为长期固定建筑,因地层的蓄热作用,自运营初期起城市轨道交通系统内部的温度会逐年升高。若未能及时排出热量,会增加城市轨道交通系统的远期热负荷,增加空调系统能耗。

    2.3 现有控制技术缺陷

    (1)冷源系统运行与风系统舒适度脱节。站内不同区域对空调的需求量各不相同,而且随着人流量、季节、天气、时间等因素的变化,空调的负荷需求也动态变化。常规的冷源群控系统与风控系统一般独立设计、独立运行,水系统与风系统的运行信息没有互通互联。供应侧的运行无法参考需求侧的信息,系统一定程度上处于“盲控"状态,人工或常规的群控策略不可避免地造成冷/热量的过供应,造成一定能源浪费,末端服务质量也难以持续保证。

    (2)未采用有效的变流量控制。暖通水系统设计通常是针对设计日工况(即末端负荷较大的工况)进行系统管路和动力设备的选型配置。而设计日工况的运行时间,在空调系统全年运行的时间占比不到 20%,大部分时段系统都处于部分负荷,系统水流量有较大富余,存在一定的能源浪费。此外,当前一次泵和冷却水泵以工频方式运行也存在大量能源耗费。即使采用基于压差的变频控制策略,也仅考虑到管路压力信息,没有考虑末端负荷需求情况,水泵的频率控制存在一定盲目性。

    (3)系统工况复杂,节能难度高。站内风水系统涉及冷主机、冷冻循环泵、冷却循环泵、冷却塔以及多台风机设备,实际运行环境下的设备运行组合表现为空调系统的运行能耗。常规的群控系统不能实时提供所需的决策支持信息,实际运行过程中也未对上述信息进行粗略汇总。因此,有必要采用更加智能的风水联动智能控制单元,全时段、全自动地对空调系统运行进行优化。

    (4)设备运行维护缺乏决策支持系统。车站空调系统每年的设备维保费用超过年能耗成本的10%,设备维保直接关系到系统的能效水平和稳定运行。对于冷水主机、组合式空调箱等设备,投资大且维护成本高,没有制定相应的设备维保策略。因此,有必要通过性能检测跟踪技术,实时检测设备性能变化,对异常的性能衰减给出提示信息并针对性给出维护建议。

    综上所述,城市轨道交通车站的能源种类繁多,包括水、电、气、太阳能等,因其大面积、多专业的系统设计、现代化的高标准服务要求,车站内设施耗能不断增加。此外,由于城市轨道交通车站地下空间居多,水、电、气等各个系统重要负荷多,与乘客出行的舒适度及运营服务水平紧密相关,在疫情防控常态化的背景下,车站设备使用强度和频率呈现不规律性,因此需要结合实际需求,构建智慧能耗管理系统,实现主要高能耗设备系统的集中化管理,提高车站的综合运营效能。智慧能耗管理系统以综合监管为核心,利用图像高度可视化,直观准确地对各系统的用电量与用水量进行评估管理;建立车站的能耗运营管理信息统计数据库,提供各项信息服务并进行数据分析;建立趋势分析预案,丰富充实本地化信息数据库;同时可利用数字化智能监管技术,进行任何时间的信息捕获、分析、处理,提高事件处置效率,实现设备与信息的高度共享与智能决策。

    3、智慧能耗管理系统架构

    智慧能耗管理系统的建设目标包括3个方面:细颗粒度的能源信息采集、管控范围的补强、环境与设备监控系统(BAS)深度联动控制,具体如下。

    (1)对能源信息采集、存储、管理和利用进行完善,通过数据分析获取调整能耗应用方案的策略。

    (2)在原有用电管理的基础上,智慧能耗管理系统增加对用水、变电所及热力的管理,将车站内智能水表与智能热力表进行连接,相关数据汇总到采集箱内进行集中处理。

    (3)智慧能耗管理系统可通过BAS系统获取城市轨道交通设备的运行状态及数据,并将相关能源管控策略通过BAS系统下达至各系统设备实现合理控制。

    3.1 系统架构

    智慧能耗管理系统主要对能耗设备进行信息采集、监控,根据能耗数据分析挖掘有针对性的节能降耗策略,与设备系统联动控制,从而达到节能降耗的效果。根据城市轨道交通列车早、晚发车和停运信息制定照明、空调等设备的相关能耗管控策略,由智慧能耗管理系统配置控制策略并执行节能控制。通过采集不同区域、不同设备的能耗相关数据,对分类分项能耗使用情况进行分析,为能耗评估分析提供数据支撑。智慧能耗管理系统架构分为5层:基础层、网络层、平台层、应用层、展现层。每层之间通过制定接口协议对接,如图1所示。

    图1系统架构图

    (1)基础层。作为系统数据场景设备采集的组成部分,包括智能基表、传感器、智能检测主机等。

    (2)网络层。作为整个系统网络传输设备的组成部分,提供系统运行的通信和运行环境。

    (3)平台层。主要为系统做接口,通过为数据提供接口将各设备数据采集到数据库中。系统主站与测量仪表之间通过现场总线或电力载波进行通信,与变电所测量仪表之间通过通信管理机进行通信。

    (4)应用层。进行日常能源使用的监控、管理,制定节能策略,如用电量监控管理、用水量监控管理等。

    (5)展现层。作为与用户交互的终端,如应用软件、Web 端网页等。

    3.2 网络架构

    车站智慧能耗管理系统计算机网络架构如图 2 所示,通过通信网络(根据需求不同采用有线或无线的通信方式)将分布在车站不同空间位置的各专业系统设备连接起来,设置智能载波采集器、智能电表、集中器等动态采集空调机组、电梯扶梯供电回路及其他重要负荷或用电量大的能耗数据,然后通过网络交换机接入车站内局域网,进一步传输至车站能耗管理服务器,在智慧能耗管理系统上将监测与数据分析结果进行可视化展示。

    图2网络拓扑图

    3.3 功能架构

    智慧能耗管理系统具备各种能耗设备的数据采集、监测、统计、分析、报警功能,可对能源供应的安全性、能耗量、设备运行能耗的数据进行清洗、过滤、加载,运用建模方法挖掘能耗降低的关键性状态,同时可结合场景条件与设备的自动控制相融合。功能架构如图 3所示。

    图3功能架构

    (1) 能耗监测。该功能可实现能源使用全过程精细化监测管理,实现能源消耗状态的可视化、监测实时化,通过分类分项能耗监测、设备能耗监测、区域能耗监测,综合的将车站能耗清晰展示于系统中,如各条支路的耗电量、功率等参数,水管的跑冒滴漏等状态。

    (2) 数据统计查询。运行过程中会产生海量数据信息,系统基于完善的数据分类管理策略,可以查询任意时段内、任意能耗设备或能耗单元的数据信息,实现对历史数据信息的快速查询;同时,可显示全车站不同区域、不同时间段内的整体能耗以及单位面积能耗情况,能够按照配置的建筑环境参考因素形成对比,根据相应环境因素特点,形成相应曲线趋势图。

    (3)能源报警管理。该功能模块可实现配电回路、用能设备单位时间的能耗监测报警,当用电回路的日能耗超出设定阈值时,进行异常报警。该系统可对城市轨道交通车站内所有基础设施的能耗过程进行监测报警。

    (4)能源数据分析。数据分析是智慧能耗管理系统的核心功能,针对各类能源的消耗过程,该功能以能耗数据为基础,通过与机电设备监控系统数据交换,分析现场室内外环境状态、设备实时能耗数据等信息,建立能耗数据分析模型,并自动对比历史数据,发现能耗管理存在的问题,进而从能耗管理的角度对设备能耗、车站能耗水平、能耗管理流程等给出分析评估,从而使机电设备采用优化节能控制策略,达到优化设备运行及管理流程、提高能源效率、降低能源消耗的目的。

    (5)报表管理。报表功能是基于数据库中的历史、实时数据,根据日常办公、管理需求,提供能耗统计、能源分析、综合报表等各类报表。

    (6) 能源看板。能源看板是系统提供的一项系统概览功能,可以根据管理需求,以各类图表的方式从时间、空间、统计的维度直接呈现整体能耗、各分类分项能耗及能耗趋势等信息,可实现同比、环比能耗对比和趋势分析,也可呈现车站能耗管理制度、指标内容等。

    4 、能耗管理与控制策略

    结合车站的能耗管理业务特点,智慧能耗管理系统在用电、用水、用热方面与设备系统联动控制,设计专项节能策略以达到智慧化节能的目的。

    4.1 能耗管理策略

    能耗管理策略应分类建立能耗基线,通过逐步迭代不断优化以确定更加优化的节能控制方案。车站能耗管理的专业包括:冷热源、暖通空调、新风、水泵、电热设备、照明系统、电扶梯等。

    (1) 用电管理策略。对于照明与插座用电按照公共区照明、工作区照明、广告照明和其他照明进行分类采集,能耗计量装置根据不同的管理单位进行分类设置;通风空调系统用电可按照生产工作区域、乘客服务区域、设备机房区域等进行分类采集。

    (2)用水管理策略。对站内用水能耗按照用水类型制定相应的能耗采集策略。在各个水表位置增加压力传感器,通过流量压力检测给水系统漏损情况,在供暖管网中地暖总管进出水位置增加压力传感器,检测漏损情况。

    (3) 用热管理策略。集中供热时,在供热一次侧和二次侧增设热量表,在二次侧增设电动调节阀,同时在地暖总管位置加装电动调节阀,以便根据供热负荷实时调节达到节能的目的。

    4.2 节能控制策略

    以车站能耗系统给排水系统、空调系统、智能照明系统为例进行节能控制策略分析。

    (1)给排水系统节能控制策略。对车站、区间各种水泵(包括集水井、污水坑、电梯基坑等)均采用液位监控和自动控制,通过控制水泵的运行方式、台数和相应阀门的动作来进行污水、积水的及时排放,达到供水量与需水量之间的平衡,实现对给排水系统优化控制。

    (2)空调系统节能控制策略。空调子系统通过采集各个暖通设备的运行信息,完成对控制系统设备的修复及增补,可实现暖通项目的监控与计量、各关键数据的报警以及数据信息的记录统计。增设室外微型气象站监测室外温湿度、空气质量以及增加风速风向传感器、雨量传感器等设备采集的数据作为空调控制系统、新风控制系统的控制依据,通过空调机理变量、环境变量、冷热水循环效率、冷热源负荷能效模型优化空调运行管理效率。此外,结合车站列车到发时间、区域客流情况,对车站的组合式空调进行预调节和区域定向调节。

    (3)智能照明节能控制策略。针对大型车站出入口多以及乘客聚集等情况,在客流集散量大和乘客稀疏的出入口、电梯口、进出站通道等公共区域采用智能照明总线控制,在消防控制室集中控制照明状态的同时,在车站控制室、站台等处也可设置智能可编程控制单联面板以实现更加灵活的控制方式。在车站部分区域设置照度传感器,对受控区域的照明回路进行细化,可根据采光度调整相应照明区域光照强度,根据列车运行时间段及客流量进行分区域、分时段照明时间控制,进出站通道可利用广告屏照度兼做照明增强,从而实现照明节能。

    5、安科瑞企业能源管控系统概述

    安科瑞企业能源管控系统采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理,监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况,通过数据分析、挖掘和趋势分析,帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析,为企业加强能源管理,提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。

    6、应用场所

    钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼以及汽车制造、机电设备、电器产品、工器具制造等离散制造业。

    7、系统结构

    现场通过厂区局域网和平台通讯,平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后,客户可以在任意能与局域网联通的地方,通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。

    系统可分为三层:即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。

    现场设备层:主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等,也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任,这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。

    网络通讯层:包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据,并可进行规约转换,数据存储,并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器,智能网关可在网络故障时将数据存储在本地,待网络恢复时从中断的位置继续上传数据,保证服务器端数据不丢失。

    平台管理层:包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器,一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。

    平台采用分层分布式结构进行设计,详细拓扑结构如下:

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    8、系统功能

    平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况,通过数据分析、挖掘和趋势分析,帮助企业加强能源管理,提高能源利用效率和节能潜力,为节能改造提供数据依据。

    8.1平台登录

    在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码,进行登录,防止未授权人员浏览有关信息。

    8.2大屏展示

    用户登录成功之后进入大屏展示页面,展示企业及各区域的能耗折标、产值、异常、排名、占比、通讯情况,点击区域展示该区域的分类能耗、产值等相关信息。

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    8.3首页

    首页展示峰谷平用电、变压器情况、年能耗趋势、单耗趋势、分类能耗等企业级统计数据。

    8.4数据监控

    对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况,同时能更快的掌握点位的报警,并为企业削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。

    • 能源实时监控:对于水、电、气等能源消耗进行实时监测,确保用能环节的持续稳定运行,显示配电图、能流图、能源平衡网络图、能源计量网络图等功能。

      • 能流图:需要在能流图上对水、电、气的消耗情况进行实时展示;当能源参数越限报警,可提供报警重要性等级分类,同时支持APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗报警提示等;

      • 配电图:将配电房真实情况画入配电图,实时展示接入的门禁、水浸、电水气等仪表的实时参数、门禁水浸状态及能耗数据。

      • 实时统计:实时统计工厂、车间、工序、设备的当年、季度、月、周、日、班次等能耗值;

      • 数据展示:通过实时曲线和历史曲线展示不同区域、不同设备的不同的能耗参数;

    • 检测:对能源报警信息进行集中显示,可以对报警阈值信息进行相关处理操作,可以对报警参数进行在线设置,当能源参数越限报警,可提供报警重要性等级分类,具备APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗等报警提示;

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    8.5视频监控

    接入摄像头,实时掌控企业内实际情况。

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    8.6变压器监控

    展示各电压器的负载情况,从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比分析,找出更好的运行模式。根据运行模式调整负载,从而降低用电单耗,使电能损失降低。

    8.8仪表实时监控

    展示各个水电气仪表的实时参数变化,以曲线图的方式展示。

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    8.8能源中控

    将所有有关能源的能源参数集中在一个看板中,能从多个维度对比分析,实现各个产业线的对比,帮助领导掌控整个工厂的能源消耗,能源成本,标煤排放等的情况。

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    8.9用能统计

    从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度,采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析,折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计,找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方,从而调整能源分配策略,减少能源使用过程中的浪费。

    产线用能统计

    8.10 成本分析

    统计各个监测节点(工厂、车间)的当年、季度、月、周、日各类能源消耗费用,其中电包括峰电量、峰电费、谷电量、谷电费以及平均电量和平均电费。

    8.11产品单耗统计

    与企业MES系统对接,通过产品产量以及系统采集的能耗数据,在产品单耗中生成产品单耗趋势图,并进行同比和环比分析。同时将产品单耗与行业/国家/国际指标对标,以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺,从而降低能耗。

    产品单耗

    8.12绩效分析

    对各类能源使用、消耗、转换,按班组、区域、车间,产线、工段、设备等进行日、周、月、年、时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核,帮助企业了解内部能效水平和节能潜力,评定能源消耗是否合理。

    绩效分析

    8.13运行监测

    系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集,监测设备及工艺运行状态,如温度、湿度、流量、压力、速度等,并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据,支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。

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    8.14自定义能耗报表

    用户可通过自定义报表头与列,灵活生产各种报表,查看企业各个节点的能耗,单耗,成本,综合能耗等信息,并同比、环比报表,支持导出报表。

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    8.15同比、环比

    提供能耗成本的图形对比分析,包括分时段(日、月、年)的同比、环比分析,分类、分时段、分项(地点、机构、设备)统计图形对比分析(柱状图、饼图、堆积图等)。

    12

    同比

    11

    环比

    8.16分析报告

    以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行仔细的统计分析,让用户更加了解系统的运行情况,并为用户提供数据基础,方便用户发现设备异常,从而找出改善点,以及针对用能情况挖掘节能潜力。

    分析报告

    8.18能耗设备用能

    监控耗能设备运行、停机及异常状态,及时解决设备故障停运导致无法正常生产。

    8.18线损分析

    根据节点、能源分类,查询各个节点线路上的能源损耗数据,及时发现能量在使用过程中的跑冒滴漏和异常用能等浪费的问题,提醒用户及时进行干预。

    8.19碳排放管理

    按照区域对碳排放总量的变化趋势进行统计,并进行同环比分析。对单位产值碳排放量进行计算,并结合减排指标实现超标预警,提升区域减排水平,促进碳达峰目标实现。

    8.20电能质量监测

    实时监测谐波含量、三相不平衡度、功率因数等,确保功率因数不低于供电局考核指标,避免被罚款和设备出现故障。

    8.21运维管理

    系统支持设备日常巡检计划、派工、消缺、报修、派工等设备运维管理,方便运行管理人员的制定巡检计划、派工,巡检人员执行巡检、完成工单、巡检发现问题消缺,进行故障报修、跟进维修进度,满足日常巡检、设备维修保养需要。

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    8.22报警管理

    针对于电气正常开展、限电和能耗双控,实现电参量异常报警、电气火灾隐患报警、能耗超标报警、限电报警等,帮助企业提前预警,避免发生火灾事故和被罚款导致用能成本过高。支持分级分类报警,可对报警进行派发与闭环处理。

    8.23能耗抄表

    可自定义时间段抄仪表的抄表值以及差值,可自定义抄表的分类分项。

    8.24能耗分析自定义时间抄表

    可自定义时间段内各个拓扑节点的能耗值,可自定义抄表能耗值的的分类分项。

    8.25容需量报表

    提供容需量报表,实时展示容量需量价格的变化情况,帮助企业实现容改需,降低基本电费。

    8.26复费率报表

    对尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析,为企业分时用电,优化成本效益提供数据支持。

    8.28文档管理

    对国标、能源管理制度、能源指标体系等文件进行归档,可快速查询相关文档。对仪表台账进行系统管理,支持文件的上传和下载。

    8.28 3D可视化大屏

    对场景进行虚拟仿真,展示各区域运行及能源消耗情况,可实现分层预览、转场展示、风格切换、智能巡检等效果,支持模型与监测点位的自定义绑定。

    8.29 3D子系统

    对各动力子系统进行虚拟仿真,展示子系统的动力管线、设备的实时状态及能源消耗情况,可实现动态的能源流向效果。

    8.30工业组态

    可通过图形化的编辑方式自定义组态图,展示设备运行状态及能源消耗情况,可上传自定义素材及绑定监测数据。

    8.31自定义驾驶舱

    可通过图形化的操作方式自定义驾驶舱,以折线图、饼图、表格等图形展示采集数据及各类统计数据,数据源包括API、数据库查询、MQTT、Excel等方式。

    8.32基础数据管理

    对系统的项目、探测器、设备型号、电参量、节点、能源、公示、及相关参数进行配置、修改、删除等管理、进行用户添加和授权管理、合同管理。

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    8.33手机APP

    APP支持Android、iOS操作系统,方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、产线比对、效率分析、同环比分析、能耗折标、事件记录、运行监视、异常报警、配电图、工艺流程图、能流图。

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    8.34知识产权证书

    Acrel-700工业能耗管理平台软著企业能源管家

    9、系统硬件配置

    应用场景

    型号

    图 片

    保护功能

    企业能源管控平台

    Acrel-8000

    安科瑞企业能源管控平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理,监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况。

    智能网关

    Anet-2E8S1

    8路RS485串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1998、DL/T645-2008、CJT188-2004、OPC UA等协议的数据接入,ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT 等协议上传,支持不同协议向多平台转发数据;输入电源:AC/DC 220V,导轨式安装。

    ANet-2E4SM

    IMG_5349

    4路RS485 串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1998、DL/T645-2008、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模块)输入电源:DC 12 V ~36 V 。支持4G扩展模块,485扩展模块。

    ANet-485

    M485模块:4路光耦隔离RS485

    ANet-M4G

    M4G模块:支持4G全网通

    35kV/10kV/6kV进线

    AM5SE-F

    IMG_9948

    三段式过流保护、反时限过流保护、两段式零序101过流/反时限过流保护、两段式零序102过流/反时限过流保护、重合闸、后加速过流保护、过负荷保护、PT断线告警、控制回路故障告警、频率保护、FC闭锁、失压跳闸、逆功率保护、过电压保护、零序过压保护;断路器遥控分/合闸操作;故障录波;独立的操作回路;检同期;U、I、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    35kV/10kV/6kV馈线

    配电变压器

    AM5SE-T

    三段式过流保护、反时限过流保护、两段式零序101过流保护、两段式零序102过流保护、101反时限过流保护、102反时限过流保护、过负荷保护、PT断线告警、控制回路故障告警、非电量保护、FC 闭锁;断路器遥控分/合闸操作;故障录波;独立的操作回路;U、I、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    电动机(2000KW以下)

    AM5SE-M

    过流一段保护(启动中、已运行)、过流二段

    保护、反时限过流保护、两段式负序过流/负序

    反时限过流保护、两段式零序过流保护、热过载保护、过负荷保护、堵转保护、启动时间过长保护、低电压保护、非电量保护、PT断线告警、控制回路故障告警、零序过压告警、FC闭

    锁、电压不平衡保护、相序保护、电压断相保

    护、过电压保护;断路器遥控分/合闸操作;故

    障录波;独立的操作回路;U、I、P、Q、Ep、

    Eq等电参量测量。

    35kV/10kV/6kV母联

    AM5SE-B

    两段式过流保护、反时限过流保护、后加速过流保护、进线备投/母联备投/联切备投/自适应备投、PT断线告警、控制回路故障告警、母线充电保护;断路器遥控分/合闸操作;故障录波;独立的操作回路检同期。

    35KV/10kV/6kV电容器

    AM5SE-C

    两段式定时限过流保护、反时限过流保护、两段式零序过流保护、欠电压保护、过电压保护、零序过电压保护、不平衡电压保护、不平衡电流保护、非电量保护、PT断线告警、控制回路故障告警;断路器遥控分/合闸操作;故障录波;独立的操作回路;U、I、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    主变

    AM5SE-D2

    两圈变差动速断保护、比率制动差动保护

    主变

    AM5SE-TB

    三段式过流保护(带复合电压、带方向闭锁)、反时限过流保护、零序过流保护、间隙零序电流保护、零序电压保护、过负荷保护、启动通风、闭锁有载调压、断路器遥控分合

    闸、故障录波、全电量测量、独立操作回路、遥控升档/降档/急停、变压器档位测量;U、1、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    PT并列监测

    AM5SE-UB

    IMG_9948

    PT并列、低电压告警、PT断线告警、过电压告警、零序过压告警

    大功率异步电机

    AM5SE-MD

    电机差动速断保护、比率差动保护、启动中过流一段保护、已运行定时限过流保护、过负荷保护、零序过流保护、过热保护、堵转保护、低电压保护、断路器遥控分合闸、独立操作回路、故障录波、全电量测量;U、I、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    主变保护

    AM5SE-D3

    三圈变差动速断保护、比率制动差动保护

    主变公共测控、进线公共测控

    AM5SE-K

    20路遥信、10路开出、遥测

    35kV/10kV/6kV 弧光保护

    ARB5-M

    7E7A9891

    测量所有的常用电力参数,如三相电流、电压,有功、无功功率,电度,谐波等,并具备完善的通信联网功能,非常适合于实时电力监控系统。

    ARB5-E

    7E7A9913

    DIN35mm导轨式安装结构,体积小巧,能测量电能及其他电参量,可进行时钟、费率时段等参数设置,精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T18215-2002、GB/T18883-1999和电力行业标准DL/T614-2008对电能表的各项技术要求,并且具有电能脉冲输出功能;可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。

    ARB5-S

    7E7A9908

    三相全电量测量,剩余电流、2-63次谐波,支持付费率,量值、电缆温度,可选2G/4G通讯。

    35kV/10kV/6kV进线柜电能质量在线监测

    APView500

    APView500

    相电压电流+零序电压零序电流,电压电流不平衡度,有功无功功率及电能、事件告警及故障录波,谐波(电压/电流 63 次谐波、50 组间谐波、35 组高次谐波、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子)、波动/闪变、电压暂升、电压暂降(故障源定位)、电压中断、冲击电流、1024点波形采样、定时录波、电能质量合格率统计,波形实时显示及故障波形查看,内存32G,16DO+22DI,2RS485+1RS232+1GPS,+3以太网接口+1WiFi+1USB接口支持U盘到处数据,支持61850协议。

    35kV/10kV/6kV间隔智能操控、节点测温

    ASD500

    0e653c0094586141c1860ae51375082

    液晶屏显示一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、3路温湿度控制及显示、远方/就地、分合闸、储能旋钮、预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制、1路以太网、2路RS485、1路USB接口、GPS对时、高压柜内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出、4~20mA输出

    35kV/10kV/6kV传感器

    ATE400

    HG9A4593

    合金片固定,CT感应取电,启动电流大于5安培,测温范围-50-125℃,测量精度±1℃;传输距离空旷150米

    35kV/10kV/6kV间隔

    电参量测量

    APM810

    HG9A9569

    三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In,四象限电能,实时及需量,本月和上月峰值,电流、电压不平衡度,66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录,2-63次谐波,2DI+2DO,RS485/Modbus,LCD显示

    低压进线

    APM810

    三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In;四象限电能;实时及需量;本月和上月峰值;电流、电压不平衡度;负载电流柱状图显示;66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录;2-63次谐波;2DI+2DO RS485/Modbus;LCD显示

    AEM96

    AEM1

    三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3×1.5(6)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

    0.4kV无功补偿

    ARC

    ARC-8R 正视图1

    测量I、U、Hz、cosΦ,具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切,RS485/Modbus协议

    APM810

    HG9A9569

    三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In,四象限电能,实时及需量,本月和上月峰值,电流、电压不平衡度,66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录,2-63次谐波,2DI+2DO,RS485/Modbus,LCD显示

    ANSVC

    ANSVC

    ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中,能根据电网中负载功率因数的变化控制电力电容器投切进行补偿,具有多种补偿形式,可根据电网的实际情况,合理选用补偿形式。

    0.4kV有源滤波

    AnSin-□-M

    Ⅰ型

    5c984ad16b4e41b39391900ad52a3a7

    采用DSP+FPGA全数字控制方式,并联在系统中,兼补谐波和无功;可对2~51次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿;具备完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能;基于谷歌Fliutter框架构建的遥信、遥控软件平台,具备远程服务与数据处理功能;支持IOS、安卓、PC多平台交互;具备超前和滞后的功率因数校正功能,可将三相不平衡负荷调整至平衡;具备动态过温降载功能,较大限度的保证滤波器的持续运行;具备智能风扇转速控制功能,根据负荷率和环境温度智能控制风扇转速,降低损耗;具备动态扩容功能。

    0.4kV出线

    AEM82

    XSX02967

    三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3×1.5(6)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

    ARD3M

    1

    ARD3智能电动机保护器适用于额定电压至AC690V、额定电流至AC800A、额定频率为50/60Hz的电动机,可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元,有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。

    ANHPD300

    153930te

    对用电设备产生的随机高次谐波、脉冲尖峰、电涌等具有吸收作用,能滤除电压尖峰杂波、矫正畸变的电压波形,对谐波噪声进行消化和吸收,防止保护装置误跳闸,保证用电设备正常运行。

    DTSD1352

    DTSD1352-4S正面

    三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,分相正向有功电能统计,总正反向有功电能统计,总正反向无功电能统计;红外通讯;电流规格:经互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

    变压器绕组温度检测

    ARTM-8

    HG9A9393

    8路温度巡检,热电阻信号输入,RS485接口,2路继电器输出,预埋PT100

    变压器接头测温

    低压进出线柜接头测温

    ARTM-Pn-E

    HG9A9792

    可以嵌入式安装低压柜面板上,每台装置可以接收60个无线传感器的数据。装置带有一路485接口,可将采集到的温度数据上传到监控。2路告警出口,全电参量测量

    ATE400

    HG9A4593

    合金片固定,CT感应取电,启动电流大于5(A),测温范围-50-125℃,测量精度±1℃;传输距离空旷150米

    配套附件

    AKH-0.66

    80I阿里巴巴白底主图-无LOGO

    测量型互感器,采集交流电流信号

    AKH-0.66L

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    剩余电流互感器,采集剩余电流信号。

    柜内环境温湿度

    AHE

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    无线温湿度传感器,温度精度:±1℃,湿度精度:±百分之3RH,发射频率:5min,传输距离:200m,电池寿命:≥3年(可更换)

    ATC600

    IMG_5381

    两种工作模式:终端、中继。ATC600-Z做中继透传,ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m,ATC600-C可接收AHE传输的数据,1路485,2路报警出口。

    智能远传水表

    物联网水表 LXSY-O-M/NB

    09bb8f84b30527923e74a17ccf7d5a8

    电子直读式,高清晰液晶显示,具备误差自动修正功能;各参数可设;断电后数据可保存10年以上;可根据需要扩展远程控制阀门开关功能;可在120℃下长期工作,水解稳定;抗酸碱腐蚀性强不易被腐蚀,阻燃性能好;水资源免遭二次污染

    智能远传

    燃气表

    燃气表

    IMG_256

    直接读取燃气表的窗口值,无累计误差;电子部分平时可不工作,可在读表瞬间工作;直读燃气表无需初始化;表计地址可以灵活设定

    冷热量表

    冷热量表

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    流量计量无机械齿轮,无磁传感器,耐磨、耐腐蚀、防攻击;电压低或受到攻击破坏时自动报警;温度传感器断路、短路时自动报警;流量和温度分段,准确度高;温度的冷热端采用数字方法修正和校准,误差接近于0;根据流速智能降耗;数据多重备份自动纠错技术;低功耗

    10、结束语

    碳达峰、碳中和战略对城市轨道交通行业既是挑战更是实现高质量发展的机遇,文章以智慧赋能城市轨道交通车站节能降碳为目标,提出智慧能耗管理系统架构及功能,通过物联网技术实现对风、水、电、热、气等各类能源的实时数据采集及监视,通过对能源消耗规律及趋势分析制定合理科学的节能策略,终实现对车站能源的综合节能管理与管控。智慧能耗管理系统是城市轨道交通综合能耗智能管理的一种有益尝试,下一步要加强对节能降耗体系和评估指标的研究,同时通过示范项目打造绿色车站,进一步引导行业开展绿色城市轨道交通落地实践。

    参考文献

    [1]周超.张铭.赵俊华.王越彤.韩佩瑶.城市轨道交通车站智慧能耗管理系统研究[J].现代城市轨道交通,2022,8:69-74,6

    [2]邓琪滢.城市轨道交通节能技术发展趋势研究[J].交通世界,2019(Z1):250-251.

    [3]安科瑞企业微电网设计与选型手册.2022.05版.

    [4]安科瑞企业能源管控平台.2020.08版.

    作者简介:黄琴,女,安科瑞电气股份有限公司,主要研究方向为工业能源管理系统。


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